JP3532578B2 - 放電ランプおよびこれを用いる画像表示装置 - Google Patents

放電ランプおよびこれを用いる画像表示装置

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JP3532578B2
JP3532578B2 JP02365392A JP2365392A JP3532578B2 JP 3532578 B2 JP3532578 B2 JP 3532578B2 JP 02365392 A JP02365392 A JP 02365392A JP 2365392 A JP2365392 A JP 2365392A JP 3532578 B2 JP3532578 B2 JP 3532578B2
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潤一郎 星崎
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成 明道
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久栄 西松
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ファクシミリ、複写
機、イメージリーダなどの情報機器に利用される原稿照
明用や、電光掲示板、大型ディスプレイ装置などに利用
される放電ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ファクシミリ、複写機、イメージ
リーダなどの情報機器の原稿照明用光源として蛍光ラン
プが用いられている。これらの用途ではランプに対して
より小型、高輝度、長寿命で、かつ信頼性が高いことが
求められている。従来の蛍光ランプは管内部にフィラメ
ント電極などの電極を有しているため、電極による構造
上の制約が大きくこれらの問題を解決するために様々な
試みがなされている。
【０００３】図３０（ａ）及び（ｂ）は、例えば平成３
年度照明学会創立７５周年記念全国大会予稿集に示され
た従来の蛍光ランプを示す断面図であり、図において、
１は従来の蛍光ランプ、２は内部にキセノンガスを主体
とした希ガスを封入した円筒形のガラスバルブ、３はガ
ラスバルブ２の内面に形成された蛍光体層、４はランプ
内で発生した光をランプ外に照射する光出力部、５ａ及
び５ｂはガラスバルブ２の外側表面の軸方向に設けた外
部電極、７は電極間に電圧を供給する電源であり、リー
ド線６ａ及び６ｂによって接続されている。
【０００４】外部電極５ａ及び５ｂの間に電源７より電
圧を印加すると、電極間の静電容量により電流が流れ放
電する。この放電によってガラスバルブ２内に紫外線が
発生し、この紫外線はガラスバルブ２の内面に形成した
蛍光体層３を励起して可視光線を発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の蛍光ラン
プでは、内部にフィラメント電極などの電極が存在する
ことによる様々な欠点を改善することができたが、以下
のような問題点があった。図のように光出力部４の反対
側の電極間隔が光出力部の幅と同程度であり、電極面積
が充分大きく取られていないので、充分な光出力を得る
ことができなかった。また希ガスの封入圧力を高くして
いくと、電極間の放電が不安定になるため電極間に縞状
の放電のちらつきが発生した。また、電極間隔が広いた
め電極間に発生する縞の間隔が広かった。すなわち、こ
のような縞のために蛍光ランプの管軸方向で輝度分布が
不均一であった。輝度分布が不均一であることは、この
蛍光ランプを情報機器の原稿照明用に用いる場合や、本
放電ランプを複数配列することにより画像表示装置を構
成する場合など特に問題があった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、光出力が大きい放電ランプを得
ることを目的とする。また、放電が安定している放電ラ
ンプを得ることを目的とする。さらに、ひとつのランプ
を複数ヵ所に分けて選択的に発生させることができる放
電ランプを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる放電ラ
ンプは、内部に放電用媒体として３０Ｔｏｒｒ以上の希
ガスが封入された筒状の容器と、上記容器の周囲に光出
力部を残して巻くように配置された複数の面状電極とを
有し、上記面状電極のうち、所定の電圧が印加される面
状電極を、上記容器の軸方向に隣り合うように、かつ当
該面状電極間が電気的に絶縁を確保できる距離をおいて
接近するように配置し、上記面状電極間の放電により希
ガスのエキシマを発生させるものである。
【０００８】また、内部に放電用媒体として３０Ｔｏｒ
ｒ以上の希ガスが封入され、一面に光出力部を有する箱
型の容器と、上記容器の光出力部に対向する面において
内面に蛍光体層を外面に複数の面状電極をあるいは上記
容器の光出力部に対向する面の容器の内側に蛍光体層に
覆われた誘電体に埋め込まれた複数の面状電極を配置
し、上記面状電極間が電気的に絶縁を確保できる距離を
おいて接近するように配置して、上記面状電極間の放電
により希ガスのエキシマを発生させるものである。
【０００９】さらに、所定の電圧が印加される上記面状
電極が電極対を形成し、複数の電極対を上記容器の面に
沿って設け、上記電極対に対し電圧を選択的に印加する
ものである。
【００１０】さらに、上記所定の電圧が印加される面状
電極が電極対を形成し、上記電極対と他の電極対との間
に上記容器を窪ませた部分を設けたものである。
【００１１】この発明にかかる画像表示装置は、上記の
筒状の放電ランプを複数並列配置し、上記所定の電圧が
印加される面状電極が電極対を形成し、上記個々の電極
対に印加する電圧を制御し画像表示を行うものである。
【００１２】さらに、上記個々の電極対に印加する電圧
を制御し画像表示を行うものである。
【００１３】
【作用】上記のように構成された放電ランプにおいて
は、電極面積をより広くすることができるため、光出力
が大きくなる。
【００１４】面状電極の端縁を互いに接近させた構成に
すると、電極間に発生する放電が安定するように働く。
【００１５】また、複数の対の面状電極を形成し、それ
ぞれの電極対に選択的に高周波電圧を印加すると、電圧
を印加した電極部分のみで放電が発生し、発光する。
【００１６】
【実施例】以下、参考例とともにこの発明の実施例を図
を用いて説明する。
【００１７】参考例１ まず、この発明にかかる放電ランプの発光原理について
説明する。図１において、１はこの発明の構造の蛍光ラ
ンプ、２は蛍光ランプ１を構成する直径１０mm、長さ２
２０mmの直状円筒状のガラスバルブ、ガラスバルブ２の
内壁のほぼ全面には蛍光体層３が形成されており、ガラ
スバルブ２の内部には希ガスであるキセノンが７０Torr
封入されている。また、ガラスバルブ２の全長にわたり
約４mmの幅で蛍光体層３が形成されていない部分があ
り、ランプ内で発生した光をランプ外に照射する光出力
部４となっている。ガラスバルブ２の光出力部４以外の
外側周面には幅約１２mmの一対の外部電極５ａ及び５ｂ
がランプの全長にわたり、光出力部４の反対側に光出力
部４の幅より狭く約２mmの間隔をおいて設けられてい
る。上記幅約２mmの電極間上には、ランプ外周面での電
極間の絶縁破壊を防止するための絶縁材８が設けられて
いる。また、外部電極５ａ及び５ｂはリード線６ａ及び
６ｂによって電源７に接続されている。
【００１８】このような構成の蛍光ランプについて動作
を説明する。電源７から外部電極５ａ及び５ｂの間に電
圧を印加すると、ランプ内のキセノンに誘電体であるガ
ラスを介して電圧が供給され放電が発生する。その際発
生した紫外線は蛍光層３を励起し、蛍光体によって決定
される可視光に変換される。蛍光体から発生した可視光
は光出力部４から照射される。
【００１９】以下、発光の原理について詳しく説明す
る。誘電体であるガラスを介して放電が行われるため、
誘電体により電流が制限されたグロー放電からアーク放
電といった形態へ発展しない。また特定の場所に放電が
集中せず、外部電極に面したガラスバルブ内面全体から
放電が発生する。ガラスの厚みなどが一定で誘電体とし
ての特性が一様であれば、外部電極に面したガラスバル
ブ内面での電流密度は一様になるので、発生する紫外線
の密度もほぼ一様になり、可視光の発生もほぼ一様にな
る。このためランプ表面の輝度分布はほぼ均一になる。
また電流は印加した電圧の極性が反転した直後にのみ流
れ、それ以外ではガラスバルブ内面に電荷が蓄積される
ことにより電流が停止する。このためランプにはパルス
状の電流が流れる。なお、内部の放電状態を詳細に観測
すると外部電極に面したランプ内面全体がほぼ一様な光
に覆われており、さらに対面した電極との間を結ぶ細い
糸状の放電がほぼ一定間隔に多数、縞状に発生している
のが見られる。内部に希ガスを封入した場合、このよう
な放電により、まず希ガス原子が電子との衝突により共
鳴準位へ励起される。この共鳴準位の励起原子は、希ガ
スの圧力が高いためにほかの基底準位の希ガス原子と衝
突を起こして２原子分子のエキシマ（excimer ）を形
成する。このエキシマは紫外線を放射して２個の基底準
位の希ガス原子に戻る。エキシマの放射した紫外線は原
子の共鳴紫外線のように自己吸収を起こさないために、
そのほとんどがランプの内壁に達して蛍光体によって可
視光に変換される。つまり、エキシマによる発光の場
合、より明るい光が得られる。また、希ガスとしてキセ
ノンを用いた場合、内部に電極を設けたグロー放電型の
ランプでは１４７nmのキセノンの共鳴紫外線が多いのに
対し、この蛍光ランプでは約１７０nmのエキシマの放射
する紫外線が主体である。紫外線の波長が長いことは蛍
光体の発光効率や劣化の点でも有利である。
【００２０】この蛍光ランプ１は長さが２２０mmであ
り、ガラスバルブ２の全長に外部電極５ａ及び５ｂが設
けられているので、放電の条件はバルブ全長でほぼ一定
であり、蛍光ランプ１の全長が有効発光部となり、たと
えばＡ４サイズの原稿読み取りに用いれば、原稿幅とほ
ぼ同じ長さのランプで済むので、情報機器のより一層の
小型化が可能になる。
【００２１】また、蛍光ランプ１の内部に電極がないの
で、内部電極が消耗することによる不点寿命がなく、情
報機器で大きな問題とされてきた、突然ランプが切れて
使用不可能になるということがなくなる。
【００２２】ガラスバルブ２を厚さ０．６mmのソーダガ
ラスとし、蛍光体にＭ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ（Ｍ＝Ｙ，Ｓ
ｃ）を用いて、外部電極５ａ及び５ｂの間に５０ｋＨ
ｚ、８００Ｖの電圧を印加した場合、光出力部上で約３
００００ｃｄ／ｍ2 の輝度が得られた。この電圧の条件
は水銀を使用した一般的な冷陰極蛍光ランプと同程度の
容易な条件である。またその輝度は、キセノンのグロー
放電を利用した冷陰極ランプの輝度によりはるかに高
い。さらにこの参考例のガラスバルブは、真空に強い円
筒形であるため、ガラスの厚みを薄くすることができ、
従って誘電体であるガラスのインピーダンスが低いため
に、低周波数、低電圧で放電させることができる。
【００２３】図２は、ガラスバルブ２内の封入ガス圧と
ランプ効率の関係を示したものである。ランプ効率は輝
度を電力で割った値から求められる。この図から封入ガ
ス圧が低くなると急激に効率が低下することがわかる。
これはこのランプの発光がエキシマの発生する紫外線に
よるものであり、エキシマの発生は希ガス原子間の衝突
によるものであるため、封入ガス圧が低いとエキシマが
形成される確率が低くなるためと考えられる。細い糸状
の放電が見られるのは３０Torr以上であり、それより低
い圧力では放電がグロー放電のように広がり、希ガスの
原子スペクトルである近赤外線の放射が強くなる。エキ
シマの効率的な発生とその発光の利用という点から、封
入ガス圧は３０Torr以上が望ましい。
【００２４】図３は外部電極５ａ、５ｂ間に流れる電流
密度と効率の関係を示したものである。この参考例にお
ける蛍光ランプでは外部電極のある部分だけで放電が発
生するため、ランプの特性はランプに流れる電流の総量
よりも電流密度に大きく影響される。外部電極５ａ、５
ｂは光出力部４を除くほぼ全面に設けられている、つま
り電極面積が大きいため、低い電流密度でも大きな電力
を放電用媒体に投入できるため、効率が良い。また、電
流密度が低いとキセノン原子の放射する近赤外線の強度
が弱い。内部に電極を有するランプでは電極付近の電流
密度が高いため、希ガスの原子スペクトルである近赤外
線が強く、ファクシミリなどの原稿読み取りに悪影響を
与えるため近赤外線をカットするフィルターを使用する
必要があるが、この参考例の蛍光ランプではその必要が
なく、ファクシミリなどの原稿読み取りに極めて適して
いる。
【００２５】図４は外部電極５ａ、５ｂに印加する電圧
の周波数と輝度の関係を示したものである。この図から
周波数が高いほど高輝度が得られることがわかる。これ
はガラスの外面から電圧を印加することにより、周波数
が低いほどガラスのインピーダンスが大きく十分な電力
を希ガスに投入することが困難なためである。また周波
数が低いと放電が不安定になりやすく、輝度むらが生じ
やすくなる。また比較的高い電圧を使用すると雑音を発
生しやすいため可聴周波数帯域では耳障りな雑音を発生
しやすい。以上の観点からこの参考例におけるランプは
２０ｋＨｚ以上の周波数で点灯することが望ましい。一
方、周波数が高いほど大きな電力を供給できるため輝度
は高くなるが、電流密度が増加するので効率は低下す
る。また電極を外部に設けることにより、電磁ノイズの
発生が避けにくく、ラジオなどへの影響を避けるために
ラジオ周波数より低い５００ｋＨｚ以下にすることが適
当である。
【００２６】図５は封入ガス圧３０Torrにおいて、外部
電極５ａ、５ｂの間隔を変化させたときの放電開始電圧
を示したものである。この図から放電開始電圧は電極間
隔にほぼ比例して高くなることがわかる。つまりこのラ
ンプの放電方式も、電極間隔、封入圧力が増加すると放
電開始電圧が高くなるというパッシェンの法則（Pasche
n’s law)に従うものと考えられる。したがって、電極
間隔はできるだけ狭いほうが良いが、実用的には３mm以
下にすることが望ましい。この参考例におけるランプ
は、電極から離れた位置に発生する陽光柱の発光を利用
する蛍光ランプと異なり、電極間隔が狭くても効率が低
下せず、効果的に放電開始電圧を低下させることができ
る。
【００２７】また紫外線は主に電極に面したランプの内
表面上で発生するため、電極面積が大きいと、光出力が
大きくなる。特に光出力部の開口角が大きく、外部電極
が光出力部の反対側にあると、大きな光出力を得るには
非常に有効である。
【００２８】さらに、電極間隔が狭いため放電が安定す
るので、円筒状の容器の軸方向に均一な輝度分布が得ら
れる。その上、放電の状態を観測してみると、電極間隔
が狭いほど縞状の放電の間隔が狭くなるので、輝度分布
はより均一になることがわかる。
【００２９】参考例２ 図６（ａ）及び（ｂ）は上記参考例１の他の参考例を示
す断面図である。上記参考例１では外部電極を一対とし
たが、図６（ａ）のように２対以上、あるいは図６
（ｂ）のように片側を１本、もう一方を２本というよう
にしても、放電は各電極対で起こり同様の動作をする。
【００３０】実施例１ 図７は面状電極５ａ、５ｂを円筒状のガラスバルブ２の
周囲を巻くように設け、軸方向に隣り合うように配置し
た場合の実施例である。この構成においても放電は電極
部表面で一様に発生するため、同様の効果を有する。な
お図示していないが、電極間に絶縁材を設けたほうが絶
縁破壊防止に役立つ。
【００３１】参考例３ 上記参考例および実施例では、外部電極５ａ、５ｂを光
出力部材４を除くほぼ全面に設けたが、それほど大きな
光出力を必要としない場合は周面の周方向の一部分だけ
に設けてもよい。
【００３２】実施例２ 図８のように複数組の電極を軸方向に隣り合うように配
置した場合は、長いランプでも軸方向の各部での紫外線
発生量が一様になり、より良好な輝度分布を得ることが
できる。図示してはいないが、参考例１あるいは参考例
２の構成でも同様に、複数組の電極を軸方向に隣り合う
ように配置することは可能である。
【００３３】参考例４ 図９（ａ）、（ｂ）はともに円筒状のガラスバルブ２の
端面のひとつを透明にして光出力部４とし、他の部分の
内壁に蛍光体層３を設けた場合の参考例を示す。外部電
極５ａ、５ｂはガラスバルブ２の周面のほぼ全面に設け
られている。これは極めて大きな光出力が必要な場合に
適した構造である。大きな光出力を得るためにはより大
きな電力を投入する必要があるが、一方で図３に示した
ように高効率を得るためには電流密度を低く抑えること
が必要である。電流密度を低く抑えたまま大きな電力を
投入するには、電極面積を大きくすればよい。この参考
例の構成の蛍光ランプでは、光出力部である円筒形のガ
ラスバルブの端部の面積が小さくても周面の面積が大き
くできるので、電極面積を大きく取ることができる。す
なわち電流密度を低くしながら大きな電力を投入するこ
とができ、効率が良く、光出力の大きい蛍光ランプを得
ることができる。また内部に電極などの光を遮るものが
ないため光の損失がなく、さらに光出力部４と反対側の
端部にも蛍光体層３が形成されており、この蛍光体は紫
外線を可視光に変換するだけでなくランプ内部で発生し
た光を反射する働きもするので、光出力部４から極めて
明るい光が出力される。このためこの蛍光ランプは、屋
外で昼間、画像を表示する必要があるディスプレイなど
の画素に好適である。
【００３４】また、電極はガラスバルブの周面だけでな
く、光出力部と反対側の端面にも設けてもよく、この場
合電極面積がさらに大きくなるので、さらに大きな電力
を投入でき、その上、紫外線が主に電極表面上で発生
し、電極表面上が明るく光る効果も重なって、さらに効
率が良く、明るい蛍光ランプが得られる。
【００３５】なお、光出力部あるいはその反対側の端面
は平面、曲面どちらであってもよい。また、光出力部と
反対側の端面は蛍光体層に限るものではなく、各種反射
膜あるいは白色部材など、光を反射する構造であればよ
い。
【００３６】実施例３ また、上記参考例および実施例では放電用媒体を封入す
る容器を円筒状のものにしたが、放電用媒体を封入でき
るものであればどのようなものでもよく、球状、角柱な
どでもよい。また容器の大きさも限定されるものではな
い。
【００３７】例えば、図１０に示すように箱型の容器で
もよい。（ａ）はこの箱型放電ランプ１の断面図であ
り、（ｂ）は光出力方向からの平面図である。外部電極
５ａ，５ｂ間に交流電圧を印加する。この交流電圧によ
り、電極５ａ，５ｂ間に放電が起こり、上述の参考例お
よび実施例と同様発光し、光出力部４より光を出力す
る。この場合も上記参考例および実施例と同様に電極表
面上でエキシマが発生するため、従来の電極間に発生す
る陽光柱の発光を利用する蛍光ランプと異なり、ほぼ一
様の輝度となり、むらのない効率のよい蛍光ランプが得
られる。
【００３８】実施例４ 図１１に示すように、ガラスバルブの断面形状を三角形
の頂点部分に丸みを持たせ、また各辺を頂点部分の曲率
半径より大きな曲率半径の曲線部により構成とした筒状
としてもよい。この場合、断面形状を円とした場合より
光出力部４の投影面積に比して外部電極５の面積を大き
くすることができ、より明るい蛍光ランプを構成するこ
とができる。
【００３９】実施例５ さらに、図１２のように、ガラスバルブの断面形状を楕
円としても上述の参考例および実施例と同様の効果を得
ることができる。
【００４０】また、このときガラスバルブ２の厚さを均
一とすれば、応力分布が一様ではなくなる。したがっ
て、応力の小さい部分は相対的に肉厚を薄くでき、これ
を示したのが図１３である（ｔ2 ＜ｔ1 ）。放電空間の
電界は電極間に電圧が印加されると、電極−誘電体層
（ガラス）−放電空間−誘電体層（ガラス）−電極とい
うように生じる。電界強度は電極間距離に反比例するか
ら、部分的にガラスの厚さの薄い部分ができると、誘電
体（ガラス）層が薄くなり、印加電圧一定の場合におい
てもその部分の電界強度が大きくなるため、放電開始電
圧を下げることができる。このように放電開始電圧を下
げることができれば、従来、放電開始時に高電圧を印加
するために設けられていた高電圧回路を省略することが
でき、通常の放電時に電圧を供給する電圧回路のみにて
本装置を構成することができる。
【００４１】実施例６ 図１４（ａ）、（ｂ）は、複数対の電極と、それぞれの
電極対毎に電圧を印加する電源とを設けた場合の実施例
を示す。図では、各電源にスイッチング素子が設けられ
ており、このスイッチング素子をＯＮ−ＯＦＦすること
により、電圧の印加された部分だけが放電を開始し、発
光する。これは電圧を印加した電極部においてのみ放電
が発生し、その外側に放電が広がらない現象を利用した
ものである。
【００４２】例えば図１５は、図１４（ａ）の構造で、
管径１０mm、光出力部の開口角１８０度、すなわちラン
プの周面の半分に蛍光体層を形成した蛍光ランプに、幅
約１２mmの電極を約１mmの間隔で並べた電極対が複数、
３６mmピッチで設けられている場合に、一対の電極のみ
に電圧を印加し、放電発光させたときの軸方向の輝度分
布を測定したものである。図において位置の目盛りは電
極対の中心を０mmとした。電極部の表面上が明るく光る
ため、電極のない０mmの位置では若干輝度が低下してい
る。このように電圧を印加した部分だけを発光させるこ
とができ、隣りの発光させていない電極部分とかなり高
い輝度比が得られる。すなわち、この実施例の方式では
内部に複数の電極を設けることなく部分部分の発光を制
御できる。このため極めて製造が容易であり、多数の内
部電極を用いて部分部分の発光を制御する場合のように
電極の特性のばらつきの影響が少なく、極めて信頼性が
高い。
【００４３】さらに、図１６（ａ）、（ｂ）に示すよう
に外部電極５及び蛍光体層３をガラスバルブ２の周囲の
ほぼ半周に設けてもよい。このように構成すれば、光出
力部の投影面積を最大とすることができる。これは、後
述する画像表示装置に応用した場合、画像表示面積に対
する発光面積の割合を大きくとることを可能とし、高品
位の表示装置とすることができる。
【００４４】実施例７ 図１７は実施例６で示した蛍光ランプを多数並べてディ
スプレイ装置としたものである。一対の電極を一画素と
して、それぞれの電極対に選択的に電圧を印加すること
によって、文字あるいは図形などを表示することができ
る。
【００４５】さらに、図１８は実施例６で示した蛍光ラ
ンプを赤色表示用蛍光ランプ１ａと緑色表示用蛍光ラン
プ１ｂと青色表示用蛍光ランプ１ｃの三種に分け、フル
カラーの表示装置とする構成を示している。各色の蛍光
ランプは、それぞれに用いられる蛍光体の発光色を変え
ることによって得られる。このように、この蛍光ランプ
を用いることによって、安価で極めて信頼性の高い画像
表示装置を容易に作ることができる。また、この発明の
蛍光ランプは、エキシマの放射する紫外線を利用してい
るので、原子の放射する紫外線を利用したものに比べ効
率がよい。さらに、例えば、特開平２−１２９８４７号
公報や実開昭６１−１２７５６２号公報に示された表示
用蛍光ランプのように内部電極間の放電を利用したもの
は、電極間に発生する陽光柱から放射される紫外線を利
用しているので、電極間距離が狭いと効率が悪くなる
が、この蛍光ランプは電極間距離が狭い方が効率がよい
ので、効率を低下させずに、画素を小さくすることがで
きる。さらに上記２つの蛍光ランプはフィラメント熱陰
極を使用しているためフィラメントの予熱による発熱が
大きい。したがって、この発明の蛍光ランプを使用した
画素表示装置は、効率が良く、発熱も少ないので、従来
の画素表示装置に用いられていたような大規模な冷却装
置を用いなくても良い。また、上記２つの蛍光ランプは
水銀を使用しているため温度依存性があり、従来の画像
表示装置はランプの温度を一定に保つための温度調節装
置を必要としていたが、この蛍光ランプは希ガスのみを
使用しているため、温度依存性がなく、温度調節装置を
必要としない。
【００４６】実施例８ 図１９は画像表示装置１０の表示画面を複数の表示ユニ
ット１１により構成した例を示す。表示ユニット１１に
は蛍光ランプ１の各外部端子５に接続された給電ピン１
２が設けられており、この給電ピン１２を画像表示装置
１０の本体１４に設けられた給電端子１３と接続させ、
表示ユニット１１を本体１４に取り付ける。このよう
に、画面を分割し、表示ユニット１１の集合として画面
を構成することができる。このことは、大画面の表示装
置を制作する場合に非常に有効である。つまり、このよ
うな場合、ユニット化しなければ画面の大きさに応じた
長い蛍光ランプを制作する必要が生じる。しかし、本実
施例のようにユニット化された蛍光ランプを使用すれ
ば、ユニット１１の個数を増やすことで大画面の画像表
示装置を構成することができる。ゆえに画像表示装置の
組み立てが容易になり、ランプの破損も防止することが
できる。
【００４７】次に、この表示ユニットの電極の構成を図
２０に示す。図２０（ａ）は上記表示ユニットの模式図
である。これは、液晶画像表示装置などに用いられるマ
トリクス配線と同様の構成を示している。この実施例の
表示ユニットは１１-11,１１-21,…, １１-n6 の６×ｎ
個の画素により構成され、各々の列と各々の行は図２０
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように対応する一方の外
部電極５ａとＸ給電ピン（Ｘ1 〜Ｘ6 ）を接続し、他方
の外部電極５ｂとＹ給電ピン（Ｙ1 〜Ｙ6 ）を接続され
ている。このように構成されたマトリクス型の表示装置
においては、例えば画素１１-32 を点灯させるために
は、給電ピンＸ2 に接続されるスイッチング素子（図示
せず）と給電ピンＹ3 に接続されるスイッチング素子
（図示せず）を接続状態とし、この画素１１-32 に相当
する電極対に電圧を印加する。このようにすれば給電ピ
ンの数を画素数に比して大幅に減らすことが可能とな
る。
【００４８】なお、本実施例では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）の発光色の蛍光ランプを各２本ずつ計６本用い
て、ユニット構成した場合に付いて述べたが、ランプ本
数はこれに限るものではなく、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の３本を
１組としていれば何組でもよい。
【００４９】実施例９ 以上説明してきた筒状の放電ランプを用いた画像表示装
置は、図１５に示したように隣り合う電極対の間でも若
干の発光があり、この発光により画像のコントラストが
悪化する場合があった。これを改善するためにこの電極
対間を覆うマスクを設けることがあるが、本実施例にお
いては放電ランプ１を保持する保持部材を上記マスクと
する構成を採っている。これを図２１、図２２、図２３
に示す。図２１は電極対の間、つまり各画素の間にマス
ク機能を有する保持部材２０が設けられている。また、
図２２には保持部材２０を表示ユニット１１ごとに、一
体化した保持パネル２１が示されている。
【００５０】さらに、図２３には樹脂剤などにより蛍光
ランプ１を一体形成する場合を示している。図２３
（ａ）はエポキシ系樹脂などの保持部材２２により蛍光
ランプ１を保持・固定する構成が示されている。図２３
（ｂ）は透明な樹脂材料などにより、蛍光ランプ全体を
覆うように保持・固定する構成が示されている。これら
の場合、蛍光ランプの固定がより確実に行うことがで
き、さらに樹脂材料により電極間の絶縁破壊を防止する
ことができる。また図２３（ｂ）のように透明な樹脂材
料により、蛍光ランプ全面を覆う場合は防水性を高める
ことができる。
【００５１】実施例１０ 図２４はカラー画像表示装置に用いる実施例３に示した
箱型の蛍光ランプを示している。蛍光ランプ３０は赤色
発光部３１と緑色発光部３２と青色発光部３３があり、
この蛍光ランプ３０を１画素とし、複数平面上に配置す
ることによりカラー画像表示装置を構成することができ
る。
【００５２】実施例１１ 図１４及び図１６の蛍光ランプでは、放電はひとつの電
極対の間でのみ発生するが、発生した光は周辺に広が
り、ディスプレイ装置に用いた場合画素の輪郭がぼやけ
る。また、隣り合う電極対の間で放電が起こる場合もあ
る。図２５及び図２６はこの点を改善するためになされ
た実施例を示す斜視図および断面図であり、一対の電極
毎にガラスバルブ２を窪ませた部分２ａを設けたもので
ある。
【００５３】図２５は図１４（ｂ）に示した蛍光ラン
プ、つまり電極対を構成する電極を筒状容器を挟み対向
する位置に配置した場合の蛍光ランプに窪みをつけた場
合を示している。また、図２６は図１４（ａ）に示し
た、電極対を構成する電極を筒状容器の軸方向に並設し
て配置した場合を示している。このように電極対の間に
窪みを設けることにより、隣り合う電極対毎の光が混じ
り合うことが少なくなるため、この蛍光ランプをディス
プレイ装置に用いた場合に、簡単な構造で輪郭が鮮明な
表示が可能になる。
【００５４】図２７、図２８は、上述の窪みを持った蛍
光ランプの製造方法を示す図である。
【００５５】図２７はガラスバルブ２の一端の開口部を
閉じる前に加熱手段４０により加熱する場合を示す。ガ
ラスバルブ２の窪み２ａを作る部分を加熱手段４０によ
り加熱する。加熱しつつガラスバルブ開口部よりバルブ
２内部の気体を図示しない排気装置によって吸引し、減
圧する。そして、加熱によって軟化した部分が内部を減
圧したことにより窪み、図２５もしくは図２６に示した
バルブ形状になる。
【００５６】図２８は予めガラスバルブ２内部を減圧
し、放電用媒体を封入した後に加熱手段４０により加熱
する場合を示す。ガラスバルブ２の窪みを作る部分２ａ
を加熱し、軟化させ内部の圧力と大気圧の差によって上
述の加熱部分が窪み図２５もしくは図２６に示したバル
ブ形状となる。これにより窪ませていないガラスバルブ
内を一度排気し、その後、放電ガスを封入してランプと
した後、窪み部分を作ることができる。
【００５７】実施例１２ 上記各実施例では面状電極をシート状の電極としたが、
網状の電極あるいは線状のものを複数平行に並べた電極
でもよい。また、上記各実施例では複数の電極を円筒状
の容器の軸方向あるいはそれに直角の方向に並べたが、
斜めに並べてもよい。さらに、上記各実施例では電極を
ガラスバルブの外側に設け、誘電体であるガラスを介し
て放電させるようにしたが、電極は誘電体の中に埋め込
むように設けてもよい。
【００５８】さらには、例えば図２９に示すように電極
を容器の内部に設け、その内側に誘電体を蒸着などによ
って設け、誘電体層５０を形成してもよい。光出力部４
は従来と同様ガラスにより構成されているが、容器本体
９を構成する材質はガラスに限られることはなく本実施
例の場合はセラミックにより構成されている。この場
合、誘電体層は蛍光ランプの内部と外部の圧力差による
応力を受けないので、上記各実施例の場合に比して薄く
することができる。したがって、放電空間の電界強度を
大きくでき、また誘電体層のインピーダンスを小さくで
き、低い電圧で放電発光させることができる。
【００５９】実施例１３ 上記実施例ではランプ内にキセノンを封入した場合につ
いて述べたが、クリプトン、アルゴン、ネオン、ヘリウ
ムなど他の希ガス、２種類以上の希ガスを混合したも
の、あるいは他の放電用媒体を封入してもよい。
【００６０】実施例１４ また、上記実施例ではこの発明を蛍光ランプに適用した
場合について記載したが、放電によって発生した紫外線
を可視光に変換せずに紫外線ランプとして利用してもよ
い。
【００６１】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６２】（１）従来に比して面状電極の面積をより
広くすることが可能であるため大きな光出力が得られ
る。 （２）面状電極の端縁を互いに接近させているため放電
が安定する。 （３）電圧を印加した電極対部分のみで放電が発生する
ので、ひとつの蛍光ランプに複数の電極対を設け各々に
選択的に電圧を印加することにより、ひとつのランプを
複数箇所に分けて選択的に発光させることができる。し
たがって、照明などに利用した場合は、電圧を印加する
電極対の個数を変化させることにより明るさ、照明位置
などを変えることができる。また、この発明にかかる蛍
光ランプを複数個配設することにより画像表示装置を構
成することが可能となる。さらに、赤、青、緑に対応す
る蛍光ランプを設けることによりカラー画像表示装置を
構成することが可能となる。 （４）ひとつの蛍光ランプに複数箇所に分けて選択的に
発光させた場合、電極対の間に窪み部を設けることによ
り、隣り合う電極対の間で放電することを防止すること
ができ、発光している電極対の外側に漏れるのを防止す
ることが可能となる。 （５）また、上述の窪み部の設けられた蛍光ランプの製
造方法によれば、容易にこの蛍光ランプを制作すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる参考例を示す斜視図及び断面
図である。
【図２】希ガスの封入圧力と効率の関係を示す図であ
る。
【図３】外部電極に流れる電流密度と効率の関係を示す
図である。
【図４】外部電極に印加する電圧の周波数と輝度の関係
を示す図である。
【図５】外部電極の間隔と放電開始電圧の関係を示す図
である。
【図６】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に筒
状ガラスバルブの周方向に複数の電極対を配置した参考
例を示す断面図である。
【図７】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に筒
状ガラスバルブの軸方向に電極対を配置した実施例を示
す斜視図である。
【図８】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に筒
状ガラスバルブの軸方向に電極対を複数個配置した実施
例を示す斜視図である。
【図９】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に筒
状ガラスバルブの端面を光出力部とした参考例を示す斜
視図である。
【図１０】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
ガラスバルブを箱状とした実施例を示す断面図および平
面図である。
【図１１】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
筒状ガラスバルブの断面が略三角形である実施例を示す
図である。
【図１２】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
筒状ガラスバルブの断面が楕円である実施例を示す図で
ある。
【図１３】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
筒状ガラスバルブの断面が楕円であり、そのガラスの厚
さが周上の位置によって異なる実施例を示す図である。
【図１４】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
複数の電極対に印加する電流を個別に制御する実施例を
示す斜視図である。
【図１５】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
複数の電極対に印加する電流を個別に制御するその他の
実施例を示す斜視図である。
【図１６】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
複数の電極対に印加する電流を個別に制御するさらにそ
の他の実施例を示す斜視図である。
【図１７】この発明にかかる蛍光ランプにより構成され
た画像表示装置の一例を示す斜視図である。
【図１８】この発明にかかる画像表示装置であって、特
にカラー表示を行う画像表示装置を示す斜視図である。
【図１９】この発明にかかる画像表示装置であって、特
に表示画面をユニット化した構造を示す図である。
【図２０】この発明にかかる画像表示装置であって、特
に各電極に電圧を印加するための配線を示す図である。
【図２１】この発明にかかる画像表示装置であって、特
に蛍光ランプを保持手段が画素間のマスクを兼ねる構造
の一実施例を示す図である。
【図２２】この発明にかかる画像表示装置であって、特
に蛍光ランプを保持手段が画素間のマスクを兼ねる構造
のその他の実施例を示す図である。
【図２３】この発明にかかる画像表示装置であって、特
に蛍光ランプを保持手段が樹脂材料からなり、表示ユニ
ットに蛍光ランプが一体形成された構造の例を示す図で
あり、（ａ）は蛍光ランプの約半分を保持用樹脂材料に
埋めた例が示され、（ｂ）は透明樹脂剤により蛍光ラン
プ全体を埋めた例が示されている。
【図２４】この発明にかかる箱型の蛍光ランプで、カラ
ー画像表示装置の一画素を構成した一実施例を示す図で
ある。
【図２５】この発明にかかる蛍光ランプであって、電極
対の間のガラスバルブに窪み部を設けた一実施例を示す
図である。
【図２６】この発明にかかる蛍光ランプであって、電極
対の間のガラスバルブに窪み部を設けたその他の実施例
を示す図である。
【図２７】この発明にかかる電極対の間のガラスバルブ
に窪み部を設けた蛍光ランプの製造方法の一実施例を説
明する図である。
【図２８】この発明にかかる電極対の間のガラスバルブ
に窪み部を設けた蛍光ランプの製造方法のその他の実施
例を説明する図である。
【図２９】この発明にかかる蛍光ランプであって、特に
ガラスバルブと別に誘電体層を有する実施例を示す図で
ある。
【図３０】従来の蛍光ランプを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 蛍光ランプ ２ ガラスバルブ ３ 蛍光体層 ４ 光出力部 ５ａ、５ｂ 外部電極 ７ 電源 １０ 画像表示装置 １１ 表示ユニット ２０ 保持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 61/33 Ｈ０１Ｊ 61/72 61/72 Ｇ０９Ｇ 3/28 Ａ (72)発明者 櫻井 毅彦 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 澤田 春海 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 星崎 潤一郎 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 吉岡 加寿夫 長崎市丸尾町６番14号 三菱電機株式会 社 長崎製作所内 (72)発明者 明道 成 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 山田 寿郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 西松 久栄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−185858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−185757（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−288061（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112145（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−239758（ＪＰ，Ａ) 「Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ Ｍｕｌ ｔｉｃｏｌｏｒ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉ ｅｓ ｉｎ Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌ ａｙ ｕｓｉｎｇ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｃ ｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」1993 ＳＩＤ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭ ＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ Ｔ ＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＲＥＲ Ｓ，Ｍ ａｙ 16，1973 ＰＰ78〜79

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に放電用媒体として３０Ｔｏｒｒ以
    上の希ガスが封入された筒状の容器と、上記容器の周囲
    に光出力部を残して巻くように配置された複数の面状電
    極とを有し、上記面状電極のうち、所定の電圧が印加さ
    れる面状電極を、上記容器の軸方向に隣り合うように、
    かつ当該面状電極間が電気的に絶縁を確保できる距離を
    おいて接近するように配置し、上記面状電極間の放電に
    より希ガスのエキシマを発生させることを特徴とする放
    電ランプ。
  2. 【請求項２】 内部に放電用媒体として３０Ｔｏｒｒ以
    上の希ガスが封入され、一面に光出力部を有する箱型の
    容器と、上記容器の光出力部に対向する面において内面
    に蛍光体層を外面に複数の面状電極をあるいは上記容器
    の光出力部に対向する面の容器の内側に蛍光体層に覆わ
    れた誘電体に埋め込まれた複数の面状電極を配置し、上
    記面状電極間が電気的に絶縁を確保できる距離をおいて
    接近するように配置して、上記面状電極間の放電により
    希ガスのエキシマを発生させることを特徴とする放電ラ
    ンプ。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の放電ランプで
    あって、所定の電圧が印加される上記面状電極が電極対
    を形成し、複数の電極対を上記容器の面に沿って設け、
    上記電極対に対し電圧を選択的に印加することを特徴と
    する放電ランプ。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の放電ランプであって、
    上記所定の電圧が印加される面状電極が電極対を形成
    し、上記電極対と他の電極対との間に上記容器を窪ませ
    た部分を設けたことを特徴とする放電ランプ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の放電ランプを複数並列
    配置し、上記所定の電圧が印加される面状電極が電極対
    を形成し、上記個々の電極対に印加する電圧を制御し画
    像表示を行うことを特徴とする画像表示装置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載の放電ランプを複数並列
    配置し、上記個々の電極対に印加する電圧を制御し画像
    表示を行うことを特徴とする画像表示装置。
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